Una herramienta altamente dúctil para la investigación de alteraciones cromosómicas.
Por: Bioq. María Florencia Gosso, PhD
Supervisora – Biología Molecular
Gracias al avance en la tecnología basada en la Hibridización Genómica Comparativa (CGH, por sus siglas en Inglés) el área de Biología Molecular ha incorporado una herramienta esencial para la identificación de pérdidas o ganancias de material genético y reordenamientos no-equilibrados aplicable para el estudio de diversas patologías, desde anomalías cromosómicas asociadas a fallas en tratamientos de fertilización in-vitro (FIV) hasta el diagnóstico postnatal de defectos congénitos, síndromes dismórficos asociados o no, a retraso global del desarrollo y trastornos del espectro autista, entre otras.
FALLAS EN TRATAMIENTOS DE FERTILIZACION IN-VITRO
Las tasa de éxito en los ciclos de fertilización in-vitro suelen ser relativamente bajas, reportándose menos de un 30% de éxito (1). Estudios realizados han puesto en evidencia que la mayor causa de falla en procedimientos FIV es el estado alterado de plodía de los embriones a transferir. Normalmente, las células nucleadas humanas, a excepción de los gametos haploides, contienen en total 23 pares de cromosomas (22 pares de cromosomas homólogos y el par sexual), siendo considerado como cariotipo normal ó euploide, para la mujer 46, XX ó 46, y para el varón XY.
Anomalías cromosómicas numéricas (aneuploidías) – Este tipo de anomalías se definen como la presencia de un número anormal de cromosomas. Las aneuploidías más comúnmente halladas en cromosomas homólogos son: trisomía 21 (Sindrome de Down, ), trisomía 18 (Sindrome de Edwards) y Trisomía 13 (Sindrome de Patau). Las principales aneuploidías en cromosomas sexuales son: Sindrome de Turner (45,X) y Sindrome de Klinefelter (45, XXY).
Dado que la mayoría de las aneuploidías tienden a ser de origen materno, la incidencia de las misma se ve incrementada junto con la edad materna (2), de esta manera, la tasa de éxito en FIV se ve dramáticamente reducida al final de la tercera década, comienzo de la cuarta década de vida (3).
Anomalías cromosómicas estructurales – A diferencia de las anomalías cromosómicas numéricas, este tipo de alteraciones se producen por el rompimiento e intercambio de fragmentos entre cromosomas no-homólogos. Durante dicho intercambio, pueden producirse pérdidas (deleciones) ó ganancias (duplicaciones) de material genético dando lugar a anomalías cromosómicas estructurales no-equilibradas.
Por el contrario, si durante el intercambio no se han generado ganancias o pérdidas de material genético, estas son consideradas anomalías estructurales balanceadas. Este tipo de anomalías equilibradas no se hayan asociadas generalmente a alteraciones en el fenotipo de los individuos que la portan, pero es de suma importancia tener en cuenta que individuos portadores de anomalías estructurales equilibradas si bien muy frecuentemente no presentarán ningún fenotipo asociado a las mismas; pueden transmitir dichas anomalías a su progenie, dando como resultado la formación de gametos inestables que conducirán a problemas de esterilidad, abortos recurrentes sin causa aparente o, en algunas instancias, a que el hijo/a nacido presente anomalías congénitas.
Estudios preimplantatorios – La ventaja de la utilización de CGH array radica en la posibilidad de realizar el análisis de ganancia o pérdida de material genético en los 23 pares de cromosomas sobre biopsias embrionarias constituidas por una única célula o por un número reducido de estas, biopsia de blastómero día 3 o biopsia de trofoectodermo día 5, respectivamente.
Estudios controlados-randmizados utilizando la tecnología CGH array para screening preimplantatorios (estudios de screening y diagnóstico preimplantatorios) han reportado un incremento en la tasa de embarazos de aproximadamente un 30% (4-6).
Screening preimplantatorio (PGS) – La presencia de aneuploidías cromosómicas numéricas ha sido asociada a la mayor causa de abortos y fallas recurrentes en procedimientos FIV. La mayoría de las aneuploidías cromosómicas son originadas durante estadíos finales del desarrollo de las gametas femeninas (óvulo) y, a partir de la tercera década de vida, su incidencia se haya incrementada en forma exponencial con el aumento de la edad materna. PGS se haya indicado ante fallas recurrentes de procedimientos de FIV, abortos recurrentes sin causa aparente, infertilidad masculina severa y antecedentes de hijo/a nacida con anomalías cromosómicas numéricas. El array PGS posee una distancia promedio de 1Mb y una resolución efectiva de 10-20Mb.
Diagnóstico preimplantatorio (PGD) – Este tipo de estudio ha sido desarrollado para la investigación de anomalías cromosómicas estructurales no-equilibradas presentes en embriones obtenidos por procedimientos de FIV. Este tipo de anomalías suelen originarse a partir de anomalías cromosómicas estructurales equilibradas, las cuales pueden estar presentes en uno o ambos progenitores. Es importante tener en consideración que individuos portadores de este tipo de anomalías balanceadas generalmente no presentarán fenotipo clínico asociado. PGD se haya principalmente indicado en parejas que presentan antecedentes de abortos recurrentes sin haber realizado previamente ningún tipo de procedimiento de FIV para los cuales existe la sospecha de presencia de anomalías cromosómicas estructurales no-equilibradas. El array PGD posee una distancia promedio de 1Mb y una resolución efectiva de 2-10Mb.
Diagnóstico preimplantatorio (PGD + PCR) – PGD está también indicado para aquellos casos en los cuales uno o ambos progenitores son portadores de mutaciones puntuales asociadas a enfermedades monogénicas hereditarias (enfermedades con herencia autosómica dominate ó ligadas al cromosoma X). Para realizar este tipo de estudios es necesario tener conocimiento previo de la mutación a ser estudiada.
SINDROMES DISMORFICOS, RETRASO GLOBAL DEL DESARROLLO Y TRASTORNO DEL ESPECTRO AUTISTA
Diagnóstico postnatal – El análisis para el estudio de anomalías sub-cromosómicas es un estudio de rutina frecuentemente indicado en pacientes cuyo diagnóstico incluye retraso idopático del desarrollo, discapacidad intelectual, desórdenes del espectro autista y anomalías congénitas múltiples. Este tipo de desórdenes componen la mayor proporción de patologías asociadas a estudios citogenéticos debido a su elevada prevalencia en la población. Por ejemplo, la incidencia de retraso idopático del desarrollo y discapacidad intelectual en la población general alcanza el 3% (7).
La evaluación diagnóstica en aquellos pacientes con retraso global en el desarrollo o fenotipo dismórfico ha cambiado significativamente en los útlimos años gracias a la introducción de tecnologías de hibridización genómica comparativa (CGH). La tecnología de CGH-array permite analizar, de forma rápida y eficaz, pérdidas o ganancias de material genético y reordenamientos no-equilibrados. Siguiendo con los estándares internacionales de calidad para arrays citogenéticos (International Standard Cytogenomic Array, ISCA) (8), el diseño del array incluye aproximadamente 500 regiones asociadas a más de 200 sindromes. Este tipo de estudios se realizan sobre muestras de ADN sin requerir cultivo celular previo.
Por lo mencionado previamente, es importante tener en cuenta las limitaciones de este tipo de técnica, la cual, a pesar de poseer una resolución mayor que las técnicas citogenéticas ttradicionales (cariotipo de bandeo G), no permite detectar anomalías cromosómicas equilibradas, mosaicismos en bajo porcentaje (menor del 40%) ni alteraciones en regiones no presentes en la plataforma de array empleada.
REFERENCIAS
1. Human Fertilization and Embriology Authority: Latest UK IVF figures:2010 and 2011.
2. Ata B et al. Array CGH analysis shows that aneuploidy is not related to the number of embryos generated. Reprod Biomed Online. 2012; 24:614-620.
3. Fragouli E & Wells D. Aneuploidy in the human blastocyst. Cytogenet Genome Res. 2011; 133:149-159.
4. Harton G. Results of randomized controlled studies using microarray technology. Abstracts of the 12th International Conference on Preimplantation Genetic Diagnosis. Reprod Biomed Online 2013;6:suppl.
5. Yang Z et al. Selection of single blastocysts for fresh transfer via standard morphology assessment alone and with array CGH for good prognosis IVF patients: results from a randomized pilot study.Mol Cytogenet. 2012;5:24.
6. Yang Z et al. Selection of euploid blastocysts for cryopreservation with array comparative genomic hybridization (aCGH) results in increased implantation rates in subsequent frozen and thawed embryo transfer cycles. Mol Cytogenet. 2013;6:32.
7. Shevell et al. Practice parameter: evaluation of the child with global developmental delay. Report of the Quality Standards Subcommittee of the american Academy of Neurology and The Practice Committee of the Child Neurology Society. Neurology. 2003; 60:367-380.
8. Miller et al. Consensus Statement: Chromosomal Microarray is a first-tier clinical diagnostic test for individuals with developmental disabilities or congenital anomalies. Am J Hum Genet. 2010; 86:749-764.